Đồ án tốt nghiệp
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên : LÊ TẤN MINH
Lớp :95 KĐĐ
Nghành : Kỹ thuật Điện –Điện Tử
1-Tên đề tài :
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY MÁY 5 BẬC TỰ DO DÙNG
VI XỬ LÝ 8085
2 – Các số liệu :
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
3 – Nội dung của phần thuyết minh tính toán :
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
4 – Các bản vẽ :
------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5 – Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN THANH BÌNH
6 – Ngày giao nhiệm vụ :
7 – Ngày hoàn thành nhiệm vụ :
Giáo viên hướng dẫn Thông qua bộ môn

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Giáo viên hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

nên không tránh khỏi những sai sót.
Rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn
sinh viên Khoa Điện về đề tài này.
Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000
Sinh Viên Thực Hiện
LÊ TẤN MINH

Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM TẠ
Tập đồ án được hoàn thành như là một bước ngoặt báo hiệu kết thúc
thời gian học tập tại trường ĐHSPKT. Nếu không có sự đóng góp về nhiều
phía chắc chắn người thực hiện dề tài này khó mà đạt được nhũng kết quả
sau 5 năm học đại học
Đó là sự đóng góp tích cực về vật chất, sự ủng hộ động viện tinh thần
về phía gia đình – đã hình thành một chỗ dựa vững chắc. Em sẽ mãi mãi
ghi nhớ.
Được học môn vi xử lý và các môn khác cùng với sự trực tiếp hướng
dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Bình giúp em thực hiện đề tài. Xin
chân thành cảm ơn.
Trong số kiến thức mà em đạt được có sự đóng góp của nhiều thầy cô,
cùng với sự giúp đỡ, những lời động viên đúng lúc trong khi học và trong
thời gian thực hiện đề tài của các bạn sinh viên Khóa 95 KĐĐ, có lẽ em
không thể nào quên.
Thủ Đức Ngày 28 Tháng 02 Năm 2000
Sinh Viên Thực Hiện
LÊ TẤN MINH

Ñoà aùn toát nghieäp
Chöông 1


• Thời gian thực hiện đề tài chỉ trong 6 tuần
• Kinh nghiệm thực tế chưa có nhiều
• Tài liệu về vi xử lí và tay máy còn hiếm
Vì vậy nhóm đã thực hiện nghiên cứu đề tài với những đặc điểm chính sau đây:
• Lập trình bằng KIT vi xử lí 8085
• Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy
• Xây dựng những chương trình tiêu biểu

1.4 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Thực hiện đề tài “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH CÁNH TAY
MÁY NĂM BẬC TỰ DO” là một công việc để người thực hiện đề tài nghiên cứu kỹ
khái niệm mô hình, nguyên lý làm việc cũng như tập lệnh của vi xử lí.
Sản phẩm của đề tài trước hết có thể được ứng dụng vào phương tiện giảng dạy
tại trường; và nếu được phát triển rộng, đi sâu hơn thì có thể ứng dụng vào trong thực tế

Đồ án tốt nghiệp
sản xuất công nghiệp,và đặc biệt cung cấp một cái nhìn tổng quát về vi xử lí và tay máy
công nghiệp.

Ñoà aùn toát nghieäp
CHÖÔNG 2

Đồ án tốt nghiệp
2.1 DÀN Ý NGHIÊN CỨU
• Giới thiệu tổng quát về tay máy
• Thiết kế mạch điều khiển cánh tay máy
• Xây dựng phần mềm
• Thi công
• Hướng dẫn thao tác
2.2 ĐỐI TƯNG NGHIÊN CỨU

Quá trình phát triển của IR có thể tóm tắt như sau:
- Từ những năn 50 ở Mỹ xuất hiện viện nghiên cứu đầu tiên.
- Đang đầu những năm 60 xuất hiện sản phẩm đầu tiên tên Versatran của công ty
AMF.
- Ở Anh người ta bắt đầu nghiên cứu và chế tạo các IR theo bản quyền của Mỹ từ
năm 1967;
- Ở các nước Tây Âu khác như : Đức, Ý, Pháp, Thụy Điển, từ những năm 70.
- Châu Á có Nhật bắt đầu nghiên cứu ứng dụng IR từ năm 1968.
Đến nay trên thế giới có khoảng trên 20 công ty sản xuất IR trong số đó có 80
công ty của Nhật , 90 công ty của các nước Tây Âu, 30 công ty của Mỹ và một số công ty
ở Nga, Tiệp …
Theo chủng loại, mức độ điều khiển, và khả năng nhận biết thông tin của tay máy
- người máy đã được sản xuất trên thế giới có thể phân loại các IR thành các thế hệ sau:
Thế hệ 1 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu trình dạng chương trình cứng không
có khả năng nhận biết thông tin
Thế hệ 2 : thế hệ có kiểu điều khiển theo chu kì dạng chương trình mềm bước đầu
đa có khả năng nhận biết thông tin
Thế hệ 3 : thế hệ có kiểu điều khiển dạng tinh khôn ,có khả năng nhận biết thông
tin và bước đầu đã có một số chức năng lý trí của con người
Đối với tay máy công nghiệp đã có hơn 250 loại ,trong số đó có hơn 40% là loại
tay máy có kiểu điều khiển đơn giản thuộc thế hệ thứ nhất .
Sự xuất hiện của robot và sự gia tăng vai trò của chúng trong sản xuất và xã hội
loài người làm xuất hiện một ngành khoa học mới là ngành robot học (Robotic) . trên thế
giới ở nhiều nước đã xuất hiện những viện nghiên cứu riêng về robot . Ở Việt Nam, từ
những năm giữa của thập kỷ 80 đã có viện nghiên cứu về robot .
3.2 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CHỨC NĂNG CỦA IR

Vậy robot là gì ? cho tới hiện nay chưa có một đònh nghóa chính xác về robot, và
cứ hai năm một lần trên thế giới người ta lại tổ chức một hội nghò khoa học bàn về robot
nhằm thông tin những thành tựu đã đạt được trong nghiên cứu và chế tạo robot đồng thời

Hệ thống đều khiển
Hệ
thống
Truyền động
Hệ thống chòu lực
Hệ thống cảm biến
tín hiệu
Môi trường
Bên ngoài
Liênhệ ngược
Liên hệ ngïc
Đồ án tốt nghiệp
3.3 CẤU TRÚC TỔÀNG QUÁT CỦA IR
Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của một tay máy công nghiệp có sơ đồ ở hình 3.2.
Tay máy trên hình 3.2 có 6 bậc tự do với 6 trục chuyển động như sau:
1. Chuyển động quét của tay máy (chuyển động quay phải hay quay trái của thân
người);
2. Chuyển động lên hay xuống theo chiều thẳng đứng (chuyễn động của khớp bả vai)
3. Chuyển động duổi ra hay co vào của cánh tay (chuyển động của khớp khuỷu tay)
4. Chuyển động lật lên xuống của bàn tay so với cổ tay;
5. Chuyển động quay ngược hay thuận chiều kim đồng hồ của bàn tay so với cổ tay.
So với chuyển động của tay người (không tính đến chuyển động của các ngón tay) có
10 bậc tự do (10 khả năng chuyển động độc lập) tay máy trên là loại có đủ khả năng nắm
bắt một vật bất kỳ trong không gian.
Tay máy công nghiệp thường có các bộ phận chính sau:
- Hệ thống điều khiển;
- Hệ thống chấp hành : Bao gồm Các nguồn động lực, hệ thống truyền động, hệ
thống chòu lực;
- Bàn kẹp :
Bàn kẹp là bộ phận công tác cuối cùng của tay máy ,nơi cầm nắm các thiết bò

loại khớp động dùng trong chế tạo máy thông thường ta có những phối hợp sau đây của
các khớp và từ đó tạo nên các cấu trúc xác đònh vò trí của bàn kẹp trong các không gian
vò trí làm việc khác nhau của bàn kẹp .
Phối hợp TTT nghóa là 3 khớp đều là khớp tònh tiến và một khớp quay. Đây là cấu
trúc hoạt động trong hệ tọa độ đề các so với các tọa độ S
0
vì điểm M nằm trên khâu 3
được xác đònh bởi ba chuyển động tònh tiến và một chuyển động quay (tức là hai tọa độ
dài)
Phối hợp TRT, RTT hayTTR, nghóa là một khớp tònh tiến hai khớp quay (các cấu
trúc 2,3 và 4). Đây là là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ trụ so với điểm S
0
vì để M
trên khâu 3 được xác đònh bở hai chuyển động tònh tiến và một chuyển động quay (tức là
hai tọa độ dài một tọa độ gốc)
Phối hợp RTR, RRT hay TTR nghóa là hai khớp tònh tiến và hai khớp quay (các
cấu trúc 5, 6, 7, 8, 9 và 10). Đây là cấu trúc hoạt động trong hệ tọa độ cầu so với hệ S
0
,
vì điểm M trên khâu 3 được xác đònh bởi một chuyển động tònh tiến và hai chuyển động
quay (tức là một tọa độ dài, hai tọa độ góc)
Phối hợp RRR nghóa là ba khớp quay (các cấu trúc 11,12) đây là các cấu trúc họat
động trong hệ tọa độ góc so với hệ S
0
vì điểm M trên khâu 3 được xác đònh bởi ba
chuyển động quay (tức là ba tọa độ góc), cấu trúc này được gọi là cấu trúc phỏng sinh
học.
Tuy nhiên trong thực tế, đối với các tay máy chuyên dùng hay chuyên môn hóa và
đặc biệt đảm bảo giá thành đầu tư vào tay máy thấp, người ta không nhất thiết lúc nào
cũng phải chế tạo tay máy có đủ số ba khớp động cho cấu trúc xác đònh vò trí.

Đồ án tốt nghiệp
1. Bàn kẹp 5. Khớp thân
2. Khớp cổ tay 6. Cổng kết nối với thiết bò điều khiển
3. Khớp khuỷu tay 7. Đèn hiển thò
4. Khớp cánh tay 8. Công tắc logic

Lưu đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001 2s

1.5s
Hình 3.4 : Sơ đồ mô tả hoạt động của ROBOT L2001

Kẹp chi tiết (2s)
Nâng 2 khớp : cánh tay- khuỷu tay
Quay đến vò trí làm việc đồng thời xoay cổ tay
theo chiều kim đồng hồ
Hạ cánh tay
Mở hàm kẹp
1.2
s
Nâng cánh tay
Xoay đế về vò trí đầu, xoay
nghòch cổ, hạ khuỷu và cánh
tay
1

rơle điện từ .
Dựa theo nguyên lý trên khi ứng dụng lắp ráp ROBOT thì những chuyển động
đảo chiều đó sẽ đảo chiều được hành trình chuyển động của các khâu.
* Nguyên lý hãm ngược
+ Đối với động cơ một chiều thì công việc hãm ngược đơn giản hơn, giảû sử: khi
động cơ chạy theo chiều nào đó, có thể cùng chiều hoặc ngược chiều kim đồng hồ.
+ Khi ngưng cấp nguồn đồng thời đưa nguồn điện khác ngược chiều với nguồn
đang hoạt động lập tức động cơ sẽ bò hãm cưỡng bức, lúc ấy lực từ sẽ có chiều ngược
lạivà ta điều chỉnh thời gian sao cho động cơ dừng hẳn thì thôi cấp nguồn
Về thời gian hãm ngược thì phụ thuộc vào người thiết kế chương trình điều khiển
* Tốc độ động cơ được điều chỉnh phụ thuộc vào điện áp nguồn đưa vào.
Biểu đồ biểu thò mối quan hệ giữa điện áp và tốc độ động cơ:
n

M
M
Đồ án tốt nghiệp

O u
Hình 3.6 : Giản đồ biểu thò mối quan hệ giữa điện áp và tốc độ động cơ
Qua giản đồ trên ta thấy tốc độ động cơ tỉ lệ thuận với điện áp nguồn cung cấp .
Để đảm bảo động cơ chạy ổn đònh khi thiết kế nên chọn bộ nguồn có điện áp tải
2 đến 3A.
3.5.3 CÁC CỔNG NỐI KẾT VÀ CÁC HỆ THỐNG HIỂN THỊ CỦA
ROBOT L2001
* Cổng kết nối:
Để đảm bảo tính độc lập của các khớp các động cơ được bố trí thành 10 cổng nối kết
riêng biệt
Do mỗi cặp Jắc nối được lắp với một động cơ.
Vì vậy ta có tất cả 5 cặp nối và được đánh số tư ø1-10.

được đóng lập tức băng tải được hoạt động, đồng thời một chi tiết khác được cơ cấu
đònh vò xếp đúng vò trí. Sau mỗi lần thực hiện một hành trình vi xử lí sẽ đếm số chi
tiết. Khi cơ cấu đònh vò đã xác đònh xong thì công tắc thứ hai (công tắc thường kín)
được tác động báo ngắt điện hệ thống sau đó công tắc này được đóng lại cấp điện cho
hệ thống chuẩn bò thực hiện hành trình kế tiếp.

Ñoà aùn toát nghieäp
CHÖÔNG 4

Đồ án tốt nghiệp
4.1 XÁC CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN
Dựa vào yêu cầu về phần điều khiển của cánh tay máy làm cơ sở cho việc xác
đònh cấu trúc mạch.
Do đó vấn đề đầu tiên là phải nghiên cứu kỹ cấu tạo của tay máy,tiếp theo phải
tìm hiểu rõ yêu cầu để điều khiển cánh tay máy .Việc nghiên cứu này sẽ cho cái nhìn về
cấu trúc mạch điều khiển. Cân nhắc giữa cấu hình và yêu cầu điều khiển sẽ chọn cấu
trúc mạch hợp lí.
Sơ đồ khối của mạch điều khiển được trình bày ở hình 4.1

Đồ án tốt nghiệp
Sơ đồ khối của mạch điều khiển

Đồ án tốt nghiệp
4. 2 ĐỊNH NGHĨA CÁC CHÂN VI XỬ LÍ
Vi xử lí (microproccesser) là một thiết bò bán dẫn chứa các mạch logic điện tử
đuộc chế tạo theo công nghệ LSI hoặc VLSI. Vi xử lí có khả năng thực hiện các chức
năng tính toán và tạo ra các quyết đònh làm thay đổi trình tự thi hành chương trình. vi xử
lí là một thiết bò logic lập trính đïc, được thiết kế bằng các thanh ghi, các flip_flop và
các phần tử đònh thời. Vi xử lí có một tập lệnh được thiết kế bên trong,đễ xử lí dữ liệu
và truyền thông với các thiết bò ngoại vi. Có nhiều loại vi xử lí và cũng có nhiều hãng

G N D
R S T 7 .5
R S T 6 .5
R S T 5 .5
R E S E T I N
R E S E T
O U T
C L K
O U T
2 8
2 1
1 9
1 2
3 0
2 9
3 3
3 4
3 2
3 1
1 1
1 8
3 5
3 9
3 6
2 12 1
1 2
5
4
6
7

 Tuyến đòa chỉ
8085 có 8 đường tín hiệu, A
15
_A
8
là các tín hiệu một chiều, được sử dụng như
tuyến đòa chỉ cao
 Tuyến dữ liệu / đòa chỉ đa hợp
Các đường tín hiệu AD
7
–AD
0
là các đường hai chiều chúng phục vụ một mục
đích kép. Các đường này được sử dụng lúc thì như tuyến đòa chỉ thấp khi thì như một
tuyến dữ liệu. Khi thi hành một lệnh, trong một phần đầu của chu kì, các đường này được

8 0 8 5
C L K ( O U T )
R E S E T ( O U T )
A 1 1
S 0
A D 6
2 2
I N T A
V s s
A D 2
3 H L D A
3 2
3 5
3 8

3 7
4 0
6
1
R E A D Y
X 1
A D 0
1 9
A 1 0
A 1 2
A 1 5
R D
S I D
1 6
V c c
3 6
1 4
R S T 6 . 5
2 0
2 3
2 6
A 9
A 1 4
A L E
A D 7
2 5
A 8
A 1 3
T R A P
2 7